松村拓輝 理学研究科博士課程学生、高橋侑希 同修士課程学生（研究当時）、松林陸 同修士課程学生、金城克樹 同博士課程学生（現：東北大学助教）、北川俊作 同准教授、石田憲二 同教授の研究グループ（理学研究科物理学?宇宙物理学専攻物理学第一教室）は、徳永陽 日本原子力研究開発機構研究主席のグループ、青木大 東北大学教授のグループ、佐々木孝彦 同教授のグループとの共同研究から、スピン三重項超伝導体特有の性質を明らかにしました。
超伝导状态は、2つの电子がペアを组むクーパー対と呼ばれる状态の量子力学的な波动状态として理解されます。电子にはスピンの自由度があるのでクーパー対もスピンの自由度を持つことが可能ですが、今まで発见されたほとんどの超伝导体はスピンの自由度をもたないスピン一重项超伝导とよばれる状态です。一方で、スピンの自由度をもつ状态はスピン叁重项超伝导体とよばれ、様々な角度から研究がなされてきましたが、现在に至るまで候补となる超伝导体の観测例は非常に少なく、また超伝导転移温度の低さや极限环境下で见られるなどの理由で、スピン叁重项超伝导体の理解は进んできませんでした。
研究グループは、スピン叁重项超伝导体鲍罢别2の纯良単结晶において、超伝导のスピンの状态を东北大学金属材料研究所が开発した世界最高峰の无冷媒超伝导磁石を使って24テスラまで精密に测定し、超伝导状态のスピン磁化率が常伝导状态の値と同じになると、超伝导が强固になる性质を発见しました。通常のスピン一重项超伝导体では、スピン磁化率が常伝导状态の値になると、超伝导は壊れます。したがって、今回明らかになった振舞いは、スピン叁重项超伝导体がもつスピン一重项超伝导にはない性质であり、鲍罢别2がスピン叁重项超伝导体であることを决定づける结果と言えます。
本研究成果は、2026年3月10日に、国際学術誌「Physical Review B」にオンラインに掲載され、同誌の「Editors' Suggestion」（注目論文）に選出されました。
磁场をc轴に印可した时の超伝导临界磁场Hc2（黄丸）の温度依存性。背景の色はc轴方向のナイトシフトの振舞いを示す。低磁场ではナイトシフトが超伝导状态で减少している。5テスラ以上ではナイトシフトの减少はほとんど见られなくなっているが、この磁场からHc2の倾きが変わっていることがわかる。この结果はスピン磁化率が常伝导とほぼ同じになると、超伝导状态がより强固になることを表す。図中のイラストは超伝导対のスピンの振舞いを示す。
研究者のコメント
「24テスラの高磁场まで系统的に测定を行い、超伝导状态においてスピンが磁场に向くことで、通常とは逆に超伝导が増强されることを见いだしました。卒业研究以来取り组んできたスピン叁重项超伝导の研究で、その特有の振舞いを捉えられたことに非常に兴奋しました。今后も、スピン自由度を持つスピン叁重项超伝导に固有の新奇现象を探索していきます。」（松村拓辉）
【顿翱滨】
【书誌情报】
Hiroki Matsumura, Yuki Takahashi, Riku Matsubayashi, Katsuki Kinjo, Shunsaku Kitagawa, Kenji Ishida, Yo Tokunaga, Hironori Sakai, Shinsaku Kambe, Motoi Kimata, Ai Nakamura, Yusei Shimizu, Yoshiya Homma, Dexin Li, Fuminori Honda, Atsushi Miyake, Dai Aoki, Tetsuya Furukawa, Takahiro Sasaki (2026). Intimate relationship between spin configuration in the triplet pair and superconductivity in UTe?. Physical Review B, 113, 9, 094506.
